Umwälzpumpen Für Heizsysteme

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Umwälzpumpen Für Heizsysteme
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Anonim
  • Heizungspumpen - Geschichte
  • Gerät und Funktionsprinzip
  • Arten von Umwälzpumpen
  • Heizpumpen - wie man sie auswählt
  • Standortauswahl und Installation der Umwälzpumpe
Umwälzpumpen für Heizsysteme
Umwälzpumpen für Heizsysteme

Wenn die Gesamtfläche der beheizten Räumlichkeiten Hunderte von Quadratmetern beträgt und dieselben Meter mehrere Stockwerke einnehmen, reicht eine klassische Heizung auf der Grundlage der natürlichen Zirkulation des Kühlmittels nicht aus. Und das ist nicht überraschend - der Druck in Systemen mit natürlicher Zirkulation überschreitet 0,6 MPa nicht. Es gibt nur zwei Möglichkeiten, den Druck zu erhöhen und die Wasserzirkulation in solchen Heizsystemen zu verbessern - ein geschlossenes System mit Rohren mit großem Durchmesser zu bauen oder eine Umwälzpumpe in das System einzuführen. Rohre mit großem Durchmesser sind nicht billig, daher ist eine Umwälzpumpe die beste Lösung zum Heizen von Bereichen von 100 bis 150 m 2.

Heizungspumpen - Geschichte

Vor einem Jahrhundert versuchten die Ingenieure, das Problem der Kühlmittelzirkulation in Wasserheizungssystemen zu lösen und diese Aufgabe irgendwie einer Pumpe mit Elektromotor anzuvertrauen. Die zu Beginn des 20. Jahrhunderts existierenden Elektromotoren hatten jedoch offene Kontakte, das Eindringen von Wasser führte zu sofortigen Unfällen.

In den 1920er Jahren schuf der deutsche Ingenieur Gottlob Bauknecht, der die Firma Bauknecht gründete, den ersten hermetischen Elektromotor. Einige Jahre später schuf Wilhelm Oplander, Inhaber und Gründer von Wilo, eine Umwälzpumpe mit einem Bauknecht-Elektromotor. Bei der "trockenen" Oplender-Pumpe wurde der Antrieb vom Motor zum im Rohrbogen installierten Axialrad durch eine Welle ausgeführt, die mit Stopfbuchsendichtungen abgedichtet war. Wilhelm Oplender nannte seine Umwälzpumpe "Umwälzbeschleuniger". Von 1929 bis 1955 wurden Pumpen dieser Bauart überall in Heizsystemen in Europa und den USA hergestellt und eingesetzt.

Der Hauptnachteil der Opleder-Umwälzpumpe war die Stopfbuchsendichtung, die sich bei geringsten Unregelmäßigkeiten auf der Wellenoberfläche schnell abnutzt, und das Stopfbuchsenmaterial war nicht besonders haltbar. Ein häufiger Austausch der Stopfbuchse war erforderlich, und die Wellenoberfläche musste regelmäßig geschliffen und poliert werden.

Vor 70 Jahren wurde die erste Nassumwälzpumpe entwickelt - sie wurde von Karl Rütschi, einem Schweizer Ingenieur und Gründer der Rütschi pumpen AG, erfunden. Der Elektromotor in der Ryutchi-Pumpe war auf einem Knie montiert, durch das Wasser gepumpt und zuverlässig abgedichtet wurde. In diesem Fall wurde Wasser die Rolle eines Schmiermittels zugewiesen.

Heizungspumpen
Heizungspumpen

Später wurde das Knie, entlang dem das Kühlmittel floss, durch eine "Schnecke" ersetzt. Von diesem Moment an wird die "Schnecke" bei der Konstruktion jeder modernen Pumpe für Heizsysteme verwendet.

Gerät und Funktionsprinzip

Umwälzpumpen haben eine enge Spezialisierung - sie sind für die Zwangsumwälzung des Wärmeträgers (Wasser) in geschlossenen Heizsystemen ausgelegt. In ihrer Struktur ähneln sie Entwässerungspumpen: ein Körper aus rostfreien Metallen oder Legierungen (Stahl, Gusseisen, Aluminium, Messing oder Bronze); Rotor aus Stahl oder Keramik; die Rotorwelle ist mit einem Laufrad-Laufrad ausgestattet; ein Elektromotor, der den Rotor dreht.

Beim Einbau in das Heizsystem saugt die Pumpe auf der einen Seite Wasser an und pumpt es auf der anderen Seite in die Rohrleitung. Dies liegt an der Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des Laufrads entsteht. Im Einlassrohr tritt ein Vakuum auf und am Auslassrohr wird Druck ausgeübt. Bei gleichmäßigem Pumpenbetrieb ändert sich der Kühlmittelstand im Ausdehnungsgefäß nicht, d.h. Mit seiner Hilfe wird es nicht möglich sein, den Druck im Heizsystem zu erhöhen - eine Druckerhöhungspumpe wird benötigt, um diese Aufgabe zu erfüllen. Die Umwälzpumpe hat die Aufgabe, das Kühlmittel bei der Überwindung des Widerstands zu unterstützen, der in bestimmten Abschnitten der Heizsysteme auftritt.

Arten von Umwälzpumpen

Grundsätzlich werden Heizpumpen in zwei Typen unterteilt - "trocken" und "nass".

Bei Strukturen des ersten Typs kommt der Rotor nicht mit dem gepumpten Wasser in Kontakt, sein Arbeitsteil ist durch O-Ringe aus Kohlenstoffagglomerat, seltener aus Edelstahl oder Keramik, Aluminiumoxid oder Wolframcarbid vom Elektromotor getrennt (das Material der Enddichtung hängt von der Art des Kühlmittels ab). Beim Starten des Pumpenmotors drehen sich die O-Ringe relativ zueinander - zwischen den polierten und sorgfältig montierten Ringen befindet sich eine dünne Wasserschicht, die die Verbindung aufgrund des Druckunterschieds in der Außenatmosphäre und im Heizsystem abdichtet (der Druck im Heizsystem ist höher). Die Feder drückt einen O-Ring zum anderen, während des Betriebs verschleißen die Ringe und passen sich selbst aneinander an. Ihre Lebensdauer beträgt mindestens 3 Jahre - sie sind effizienter als Stopfbuchsenverpackungen, die ständig geschmiert und gekühlt werden müssen. Der Wirkungsgrad von Umwälzpumpen mit trockenem Rotor beträgt bis zu 80%. Im Vergleich zu „nassen“Pumpen geben trockene Rotorpumpen während des Betriebs ein lautes Geräusch ab, sodass sie in einem separaten Raum mit guter Schalldämmung installiert werden.

Arten von Umwälzpumpen
Arten von Umwälzpumpen

Überwachen Sie bei Verwendung von Pumpen mit trockenem Rotor mit verschiebbaren Gleitringdichtungen sorgfältig das Vorhandensein von Schwebstoffen im gepumpten Wasser und den Staubzustand der Luft in dem Raum, in dem die Pumpe installiert ist. Der Betrieb einer "trockenen" Pumpe verursacht Luftturbulenzen, die Staubpartikel anziehen. Staubpartikel und Schwebstoffe im Kühlmittel können die Oberflächen der Dichtringe beschädigen und deren Dichtheit beeinträchtigen.

Unabhängig von der Art der Dichtung, ob es sich um eine Stopfbuchse oder eine verschiebbare Gleitringdichtung handelt, tritt beim Betrieb einer "trockenen" Pumpe deren Zerstörung auf, sodass sie Flüssigkeit benötigen, um als Schmiermittel zu wirken. In Abwesenheit einer Dichtung ist eine Zerstörung der Gleitringdichtung unvermeidlich.

"Trockene" Pumpen werden in drei Typen unterteilt: horizontal (Ausleger), vertikal und Block. Bei Pumpen des ersten Typs befindet sich das Saugzweigrohr an der Endseite der "Spirale" und das Auslasszweigrohr radial am Körper. Der Elektromotor der Auslegerpumpen ist horizontal montiert.

Vertikale Pumpen (in Reihe) sind mit Düsen mit derselben Bohrung ausgestattet, die sich entlang derselben Achse befinden. Die Position des Elektromotors bei der Konstruktion solcher Pumpen ist vertikal.

Das Kühlmittel tritt in Richtung der Achse in die Blockpumpe ein, es wird in radialer Richtung freigesetzt.

"Nasse" Heizpumpen unterscheiden sich von trockenen darin, dass das Laufrad in seiner Konstruktion zusammen mit dem Rotor in das Kühlmittel eingetaucht ist, während das Kühlmittel die Funktionen der Schmierung und Kühlung des laufenden Motors erfüllt. Ein Metallbecher zwischen Rotor und Stator, dessen Material aus rostfreiem Stahl besteht, sorgt für die Dichtheit des unter Spannung stehenden Teils des Elektromotors. Der Rotor einer "nassen" Pumpe für Heizsysteme besteht aus Keramik, die Lager sind aus Keramik oder Graphit, der Körper besteht normalerweise aus Gusseisen - für Heizsysteme sind "nasse" Umwälzpumpen in einem Messing- oder Bronzekörper besser geeignet. Im Vergleich zu "trockenen" Pumpen sind "nasse" Pumpen leiser, erfordern jahrelang keine Wartung und sind einfacher zu reparieren und einzustellen. Ihr Haupt- und wesentlicher Nachteil ist jedoch ihr geringer Wirkungsgrad von nicht mehr als 50%. Der Grund für die geringe Leistung von "nassen" Pumpen liegt in der Tatsache, dass es praktisch unmöglich ist, die Hülse, die den Stator und das Kühlmittel trennt, mit einem größeren Rotordurchmesser abzudichten. Gerade wegen des geringen Wirkungsgrads werden "nasse" Pumpen zum größten Teil verwendet, um die Zirkulation in Heizsystemen kurzer Länge, d. H. in der Haushaltsheizung.

Arten von Umwälzpumpen
Arten von Umwälzpumpen

Moderne "nasse" Umwälzpumpen sind modular aufgebaut. Es gibt fünf solcher Modelle: Pumpengehäuse; Elektromotor mit Stator; Box mit Klemmenblöcken; Arbeitsrad; eine Patrone, die einen Rotor und eine Welle mit Lagern enthält. Eine einzige Kartuscheneinheit macht es einfach, während des Startvorgangs im Pumpengehäuse angesammelte Luft zu entfernen, und der modulare Aufbau selbst erleichtert Reparaturarbeiten - Sie müssen nur das fehlerhafte Modul durch ein neues ersetzen.

Dementsprechend sind die "nassen" Heizpumpen mit ein- und dreiphasigen Elektromotoren ausgestattet. Die Pumpen sind mit einem Gewinde- oder Flanschanschluss an der Rohrleitung des Heizungssystems befestigt - ihr Typ hängt von der Kapazität dieser Pumpe ab.

Da Wasser in Pumpen mit nassem Rotor die Rolle des Schmiermittels hat, muss ständig Wasser durch die Hülse zwischen Kühlmittel und Stator zu den Lagern fließen. Die einzige Möglichkeit, die Lager ausreichend zu schmieren, ist die streng horizontale Position der Welle. Jede andere Position der Welle führt zu Fehlfunktionen der Pumpe und wird bald unbrauchbar.

Heizpumpen - wie man sie auswählt

Berechnen wir zunächst, wie viel Kühlmittel pro Minute durch den Kessel fließt. Die meisten Hersteller von Heizkesseln empfehlen die Verwendung einer einfachen Berechnungsmethode, bei der die Kesselleistung der Wasserdurchflussrate gleichgesetzt wird, d. H. Bei einer Leistung von 30 kW strömen 30 Liter Wasser pro Minute durch den Kessel. Bei der Berechnung des Durchflusses des Kühlmittels in Bezug auf einen bestimmten Abschnitt des Zirkulationsrings verwenden wir dieselbe Methode: Wir kennen die Leistung der Heizkörper und dementsprechend wird der Wasserdurchfluss dafür berechnet.

Der nächste Schritt besteht darin, die Durchflussrate des Kühlmittels in der Rohrleitung gemäß dem Durchmesser der Rohre zu berechnen, aus denen es besteht:

  • In Rohren mit einem Durchmesser von ½ Zoll beträgt der Wasserdurchfluss 5,7 l / min.
  • in Rohren mit einem Durchmesser von ¾ "beträgt der Wasserdurchfluss 15 l / min;
  • In Rohren mit einem Durchmesser von 1 Zoll beträgt der Wasserverbrauch 30 l / min.
  • In Rohren mit einem Durchmesser von 1¼ Zoll beträgt der Wasserdurchfluss 53 l / min.
  • bei einem Rohrdurchmesser von 1½ "beträgt der Wasserdurchfluss 83 l / min;
  • Bei einem Rohrdurchmesser von 2 Zoll beträgt der Wasserdurchfluss 170 l / min.
  • Bei 2½-Zoll-Rohren beträgt der Wasserdurchfluss 320 l / min.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kühlmittels wird mit 1,5 m pro Sekunde angenommen - dies ist in der Regel eine ausreichende Geschwindigkeit für Wasser in Heizsystemen.

Berechnen wir die Leistung der Pumpe zum Heizen auf der Grundlage, dass für einen zehn Meter langen Abschnitt der Rohrleitung eine Förderhöhe von 0,6 m benötigt wird. Dementsprechend wird für ein hundert Meter langes Heizsystem eine Pumpe benötigt, die eine Förderhöhe von 6 Metern erzeugt. Die Pumpe sollte gemäß den erzielten Ergebnissen ausgewählt werden.

Wenn Ihr Heizsystem Rohre mit einem kleineren Durchmesser als den oben angegebenen verwendet, müssen Sie die eingestellte Pumpenleistung erhöhen, da der hydraulische Widerstand in ihnen höher ist. Und umgekehrt - bei einem größeren Rohrdurchmesser ist eine Umwälzpumpe mit weniger Leistung erforderlich.

Die obige Berechnung der Pumpeneigenschaften für Heizsysteme ist eher willkürlich und einfach. Wenn eine Berechnung für ein Heizsystem mit langer Länge und komplexer Konstruktion erforderlich ist, ist es am richtigsten, sich an Spezialisten auf dem Gebiet der Wärmetechnik zu wenden. Sie können nicht unabhängig für ein komplexes und mehrstufiges Heizsystem rechnen! Wenn Sie es dennoch versuchen möchten, finden Sie die Berechnungsformel in SNiP 2.04.05-91 *.

Eine Umwälzpumpe mit minimalen Eigenschaften - Leistung 30 W, maximale Förderhöhe 2 m, Wasserdurchfluss 2 m 3 / h, mit einem Zollanschluss - kostet durchschnittlich 4.300 Rubel. Die größten Anbieter von Haushalts- und Industriepumpen für Heizsysteme auf dem russischen Markt sind die Italiener "DAB", "Lowara", "Ebara" und "Pedrollo", "Grundfos" (Dänemark), "Wilo" (Deutschland). Russische Hersteller produzieren in der Regel Industriepumpen, ihre Produktlinie enthält keine Haushaltsumwälzpumpen.

Denken Sie daran, dass Sie keine zu 100% geeignete Pumpe auswählen können - jedes Heizsystem hat seine eigenen Eigenschaften, und die Pumpen sind eine seriell hergestellte Einheit mit durchschnittlichen Parametern. Die Wahl eines Pumpenmodells mit übermäßiger Leistung als wirklich notwendig führt während des Betriebs zu Geräuschen in den Rohren. Daher lohnt es sich, das Pumpenmodell mit mehreren einstellbaren Betriebsarten auszuwählen und empirisch den Modus einzustellen, in dem die Pumpe am effizientesten arbeitet. Es ist richtig, eine Pumpe zu wählen, deren Leistung die für dieses Heizsystem erforderliche Leistung um 5-10% übersteigt.

Standortauswahl und Installation der Umwälzpumpe

Die "nasse" Pumpe kann sowohl in der Rücklauf- als auch in der Versorgungsleitung installiert werden. Die Popularität der Installation in der Rücklaufleitung hängt mit den alten Pumpenmodellen zusammen - sie wurden nur in der Rücklaufleitung installiert, weil Der Durchgang von kälterem Wasser verlängerte die Lebensdauer der Stopfbuchse, des Rotors und der Lager.

Während des Betriebs der Pumpe werden in der Rohrleitung vor dem Ausdehnungsgefäß und in der Rohrleitung danach unterschiedliche Drücke erzeugt: im ersten Fall Kompression, im zweiten Vakuum. Der statische Druck, den der Ausgleichsbehälter erzeugt, beeinflusst den Betrieb des Heizsystems mit einer Umwälzpumpe. Es ist zu beachten, dass der hydrostatische Druck in der Pumpenförderzone höher ist als der normale (im Ruhezustand) Wasserdruck. Andererseits ist in dem Teil des Heizsystems, aus dem die Pumpe das Kühlmittel ansaugt, der Druck niedrig, sein Füllstand kann nicht nur auf atmosphärisch abfallen, sondern auch zu einem Vakuum führen. Differenzdrücke im Heizsystem können dazu führen, dass das Wasser kocht und Luft freigesetzt oder angesaugt wird.

Heizungspumpen
Heizungspumpen

Die Zirkulation des Kühlmittels im Heizsystem wird nicht gestört, wenn beim Bau eine Bedingung berücksichtigt wird - an jedem Punkt in der Saugzone sollte der hydrostatische Druck nur zu hoch sein. Compliance kann auf folgende Weise erreicht werden:

  1. Heben Sie das Expansionsgefäß 0,8 m über den höchsten Punkt des Heizungsrohrs. Diese Methode ist am einfachsten, wenn das Heizsystem mit natürlicher Zirkulation auf Zwangsumstellung umgestellt wird. Die Implementierung ist jedoch nur bei einer ausreichenden Höhe des Dachraums möglich und es ist erforderlich, den Ausgleichsbehälter gut zu isolieren.
  2. Stellen Sie den Expansionsbehälter oben in die Rohrleitung, um den oberen Teil des Heizsystems in den Pumpenauslassbereich zu bringen. Moderne Heizsysteme (diese Technik ist speziell für sie anwendbar), die im Voraus für die Zwangsumwälzung ausgelegt sind, werden mit einer Rohrleitungsneigung "zum Kessel" und nicht "von diesem" gebaut, wie dies bei Heizsystemen mit natürlicher Zirkulation der Fall ist. Die Ziele sind wie folgt: Bei einer solchen Hangkonstruktion bewegen sich Luftblasen entlang des Wasserstroms, weggetragen durch den Druck von der Umwälzpumpe, d.h. Die in Systemen mit natürlicher Zirkulation übliche Gegenstrombewegung für Luftblasen ist nicht möglich. Infolgedessen befindet sich der höchste Punkt im Heizsystem nicht am Hauptsteigrohr, sondern am weitesten. Es liegt an Ihnen, diese Methode anzuwenden oder nicht. Es wird jedoch schwierig sein, das vorhandene Heizsystem zu ändern.und ein neues System auf seiner Basis aufzubauen ist nicht ganz bequem, weil es einfachere Wege gibt;
  3. Übergabe des Rohres mit einem Ausgleichsbehälter vom Versorgungssteigrohr und dessen Einführen in die Rücklaufleitung in der Nähe der Umwälzpumpe vor dem Saugrohr. Mit einer solchen Rekonstruktion des bestehenden Heizungssystems erhalten wir optimale Bedingungen für den Betrieb der Zwangspumpenzirkulation;
  4. Diese Methode ist nicht für alle Pumpenmodelle geeignet - Verbinden der Umwälzpumpe mit dem Versorgungsabschnitt der Rohrleitung direkt hinter dem Eintrittspunkt des Ausgleichsbehälters. Äußerlich sieht eine solche Modifikation des vorhandenen Heizsystems einfach aus, aber die Temperatur des Kühlmittels in diesem Abschnitt des Heizkreislaufs ist besonders hoch - stellen Sie sicher, dass dieses Pumpenmodell solchen ungünstigen Betriebsbedingungen wirklich standhält.

Nachdem wir uns für den Installationsort der Pumpe entschieden haben, fahren wir mit der Installation selbst fort. Sie benötigen einen Grobfilter, ein Rückschlagventil (für geschlossene Systeme unter Druck), einen Bypass und Schraubenschlüssel (von 19 bis 36 mm) - alles Elemente für den Gewindedurchmesser der Pumpe. Am Hauptrohr muss zwischen dem Einlass und dem Auslass des Einschaltbypasses ein Absperrventil entlang seines Durchmessers installiert werden. Es ist besonders praktisch, wenn das ausgewählte Pumpenmodell abnehmbare Gewinde hat, andernfalls müssen Sie diese separat kaufen.

Der in Heizungssystemen verwendete Bypass ist ein kleiner Abschnitt der Rohrleitung, der parallel zu Absperr- und Steuerventilen installiert ist. Seine Aufgabe besteht darin, das Heizsystem bei Stromausfall und Pumpenausfall auf natürliche Zirkulation umzustellen. Für den normalen Betrieb von Heizgeräten muss der Durchmesser des Bypassrohrs gleich dem Durchmesser des Steigrohrs sein, in das es schneidet.

Vorgehensweise zur Installation von Geräten am Bypass in Richtung Wärmeträger: Filter, Rückschlagventil (falls erforderlich) und Umwälzpumpe. Die Bypass-Einlässe in das Steigrohr sollten über die Absperrhähne erfolgen. Wenn das System auf natürliche Zirkulation umgeschaltet wird und bei einem Ausfall der Geräte am Bypass diese Ventile geschlossen sind, öffnet sich der Absperrhahn unter dem Bypass.

Für einen effizienten Betrieb der "nassen" Pumpe und um eine Ansammlung von Luft zu verhindern, wird der Bypass streng horizontal installiert. Nur für den Fall, dass unter den am Bypass installierten Geräten eine automatische Entlüftung installiert werden kann - an jedem Ort, nicht wichtig, aber in aufrechter Position. Die Vorteile einer automatischen Entlüftung gegenüber dem klassischen Mayevsky-Hahn, der mit einigen Heizkörpern ausgestattet ist - die Freigabe und anschließende Abschaltung dieses Geräts erfolgt automatisch, und das Mayevsky-Designventil muss manuell abgeschraubt und festgeschraubt werden.

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